طراحی سازه های صنعتی

طراحی سازه های صنعتی نیازمند طراحان حرفه ای و مجرب است. برای انجام طراحی ساختمان صنعتی خود با عمران مدرن تماس حاصل فرمایید. عمران مدرن تیمی از طراحان ماهر در اختیار دارد و با مناسب ترین هزینه، با کیفیت ترین طراحی را برای شما انجام می دهد. همچنین می توانید به صورت مستقیم با طراحان سازه در ارتباط باشید.

ویژگی های خاص طراحی سازه های صنعتی

ساختمان های صنعتی دارای انواع گوناگونی هستند، اما تمام این سازه ها دو ویژگی مشترک دارند. این ویژگی های مشترک باعث می شوند تا طراحی سازه های صنعتی مؤلفه های خاصی داشته باشد. مشابهت های سازه های صنعتی مانند مراکز تولیدی، عبارت است از: نیاز به فضاهای بزرگ برای بهره برداری و یک یا حداکثر دو طبقه بودن ساختمان. برخی از سازه ها در رده سازه های صنعتی طبقه بندی نمی شوند اما به دلیل کاربردشان طراحی مشابهی با طراحی سازه های صنعتی دارند. مانند سالن های ورزشی، ساختمان انبارها، آشیانه های هواپیما و نظایر آن ها که شبیه به ساختمان های صنعتی به فضای بزرگ نیاز دارند و در حین حال یک یا دو طبقه هستند.

ضوابط طراحی سازه های صنعتی

طراحی سازه های صنعتی بر اساس نوع و کاربرد آن انجام می شود. بر اساس AISE رده بندی ساختمان های صنعتی بر اساس تکرار ترکیبات بارهـای تعیـین شـده بـرای ساختمان های مختلف انجـام مـی شـود. ایـن تکـرار و چرخـه بـار وارده در طـول دوره بهره برداری ساختمان در نظر گرفته می شود. به طور معمول در نظر گـرفتن دوره بهـره بـرداری ۵۰ سـاله مناسب به نظر می آید. بر این اساس سازه های صنعتی در چهار رده A تا D تقسیم بندی می شوند. 

در طراحی سازه های صنعتی رده A، طراح باید این مورد را لحاظ کند که اعضای سازه ای ساختمان، در طول دوره بهره برداری(زیر اثر بارهای تعیـین شـده) بین ۵۰۰۰۰۰ تا ۲۰۰۰۰۰۰ بار یا بیشتر از ۲۰۰۰۰۰۰ بار چرخه بارگذاری را تجربه خواهند کـرد. طـراح بــا در نظرگــرفتن موقعیــت هــر کــدام از ایــن بارهــا کــه بیشــتر محتمــل اســت، ســازه را تحلیل می کند.

در سازه های صنعتی رده B، اعضای سازه ای ساختمان، تعداد چرخه بارگذاری بالغ بر ۱۰۰۰۰۰ تا ۵۰۰۰۰۰ مرتبه از بارهای مشخص شده در طول سال های بهره برداری ساختمان است. در سازه صنعتی رده C، اعضای سازه ای ساختمان، تحت اثر تکراری بین ۲۰۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰۰ دوره از بارهای تعیـین شده در طول سال های بهره برداری ساختمان است.

در طراحی سازه های صنعتی رده D، طراح باید این مورد را لحاظ کند که اعضای سازه ای ساختمان های این رده، تحت اثر تکراری بیش از ۲۰۰۰۰ دوره از بارهای تعیـین شـده در طول سال های بهره برداری ساختمان هستند.

طراحی اعضای باربر سازه های صنعتی

بخش مهمی از طراحی سازه های صنعتی ، طراحی سقف سازه است. سیستم سقف این ساختمان ها شامل سازه باربر، پوشش سازه ای و عایق رطوبت و حرارت است. سازه باربر سقف، شامل تیر یا خرپا در هر قاب است و تکیه گاه لاپه های پوشش سقف است. در صـورت استفاده از دال های پیش ساخته با ابعاد بزرگ، احتمالاً نیازی به لاپه های بـاربر پوشـش نیست و ایـن دال ها بی واسطه روی تیر یا خرپای اصلی مستقر می شوند.

طراحی پوشش دیوارهای اطراف سازه های صنعتی می تواند با استفاده از ورق های فولادی، پانل های پیش سـاخته و حتی دیـوار بنایی باشد. اکثر پانل های پیش ساخته شامل دو لایه ورق فلزی هستند که به وسیله یک چسب عایق حرارت به یکدیگر متصل شده اند. می توان از پان لهای بتنی پیش ساخته نیـز استفاده کرد. دیوار بنایی با استفاده از آجر، بلوک بتنی یا بلوک سفالی ساخته می شود. برای نگهداری پوشش های جانبی سبک ساختمان، مانند ورق های فولادی، از لاپـه هـای جـانبی کـه بـه سـتون هـای اصـلی متصـل مـی شـوند، استفاده می گردد.

بنابراین طراحی سازه های صنعتی ، شامل طراحی تعدادی قاب های بزرگ یک طبقه است. اعضـای باربر اصلی این قاب ها عبارت است از: تعدادی خرپا یا قاب های صلب موازی، که روی آن ها تیرهـای لاپـه در جهت طولی قرار می گیرند و پوشش نهایی نیز، روی تیرهای لاپه قرار می گیرد.

تأثیر بار ضربه جرثقیل و تغییرات دمایی در طراحی سازه های صنعتی

در طراحی سازه های صنعتی باید این نکته مد نظر باشد که اکثر ساختمانهای صنعتی دارای تجهیزاتی مانند جرثقیل های متحرک اند. این تجهیزات میتواند به سرتاسر سازه یا بخشی از سطح پلان ساختمان صنعتی سرویس بدهد. در این نوع ساختمان های صنعتی، آثار ضربه جرثقیل عامل مهمی است. بنابراین باید در طراحی سازه های صنعتی این بار دینامیکی ناشی از نیروهای وارده از جانب جرثقیل مدنظر باشد.

علاوه بر بار دینامیکی ناشی از حرکت تجهیزات صنعتی، باید در طراحی سازه های صنعتی ، انبساط و انقباض ناشی از تغییرات درجه حرارت محیط اطراف ساختمان نیز منظور شود. بسته به ابعاد سازه، اینگونه آثار حرارتی در جهت طول و عرض سازه می توانند ظاهر شوند. معمولاً در طول ساختمان درز انبساط تعبیه می شود. در عرض ساختمان با لحاظ کردن تنش های ناشی از این تغییر شکل ها در طرح سـازه ای، این تأثیرات کنترل می شود.

طراحی قاب بندی در سازه های صنعتی

در طراحی ساختمان های صنعتی فولادی، اعضای اصلی باربر، قاب های مسطح عرضی هستند. این قاب ها متشکل از ستون ها و خرپاهای سقف هستند. قاب های عرضی بـا فاصـله معینی در طول ساختمان، یکی پس از دیگری قرار می گیرند. عناصر طولی قـاب بنـدی، مانند شاه تیرهای جرثقیل، تیرهای پیرامونی قاب بندی دیوار، لاپه های سقف و نورگیرها، توسط قاب های عرضی حمل می شوند. 

طراحی سازه های صنعتی باید به نحوی باشد که صلبیت قاب بندی تأمین شود. این صلبیت ممکن است توسط مهاربنـدها یا کش ها در جهت های عرضی و طولی تأمین شود. همچنین اتصـال صـلب تیـر بـه ستون باعث صلبیت قاب می گردد. بارهای وارده به قاب های اصلی عبارت است از: بار سقف، بـار منتقـل شـده از قـاب بنـدی دیـوار، بارهـای جرثقیل(شامل نیروی قائم چرخ جرثقیل و نیروهای ترمز افقی در جهـت طـولی و عرضـی) و بار ناشی از تغییرات درجه حرارت پیرامون ساختمان.

تعیین فاصله ستون و دهانه ها در طراحی سازه های صنعتی

اولین گام در شروع طراحی سازه های صنعتی ، تعیین پلان ستون گذاری است. باید فاصله قاب های عرضی و دهانه قاب ها مشخص شـود. اگر فاصله ستون ها ضریبی از مقدار ثابتی که به نام مدول خوانده می شود باشد، امکان رسـیدن بـه بیشـترین اعضـای تکراری فراهم می شود. مـدول اصـلی که در طراحی سازه های صنعتی یک طبقه به کار می رود، ۳ تا ۴ متر است. در این رابطه توصیه شده است که دهانه های تا ۱۸ متر برای ضریبی از ۳ متر طراحی شوند. همچنین دهانه های بلندتر از ۱۸ متر برای ضریبی از ۶ متـر طراحـی شـوند. 

در طراحی سازه های صنعتی اندازه دهانه ها و فاصله ستون ها، به مراحل تولیـد کارگـاه، فضـای لازم بـرای رفـت و آمـد جرثقیل ها و به طور کلی موارد مربوط به حمل کالا بستگی دارد. با افزایش ارتفاع ساختمان، مقدار بهینـه دهانـه نیز افزایش می یابد. تجربه نشان داده است که برای ساختمان های بدون جرثقیـل، دهانـه و فاصـله سـتون از ۹×۹متر تا ۱۲×۱۲ متر، به صرفه است. 

در طراحی سازه های صنعتی ، اثر باد در دیوارهای سبک جانبی در تعیین فاصله ستون ها از یکدیگر مـوثر اسـت. در اینگونه پوشش های سبک، عامل اصـلی نگهـداری پوشش، لاپه جانبی است. لاپه جانبی روی قاب های اصلی تکیه می کند. اقتصادی ترین دهانه برای لاپه های جانبی ۹ متر است. در صورتی که طول دهانه بیش از ۹ متر باشد، نیاز به ستون های فرعی مقاوم در برابر باد است که باعث افزایش هزینه طرح می شود.
 

نرم افزار های مورد استفاده طراحی سازه های صنعتی

در طراحی سازه های صنعتی فولادی یا بتنی، می توان از نرم افزارهای SAP2000، ETABS و TECLASTRUCTURES استفاده کرد. از نرم افزار اتوکد هم برای ارائه طرح معماری استفاده می شود. نرم افزار SAP2000 برای طراحی قاب های فولادی و سازه های بتنی بسیار پرکاربرد است. با تعیین نوع باربری سازه، ویژگی های مصالح، انتخاب بارهای وارده و تعیین درجه صلبیت، نرم افزار تحلیل کاملی از نقاط ضعف سازه طراحی شده ارائه می کند.

هزینه طراحی سازه های صنعتی

هزینه طراحی سازه های صنعتی به محل ساخت سازه، کاربرد سازه، تجهیزات مورد استفاده درون سازه برای جابه جایی بار و مصالح مورد استفاده برای سازه(بتنی یا فولادی) بستگی دارد. طبیعتا شرایط خاک نامناسب یا تجهیزات سنگین و غیرمعمول، هزینه طراحی سازه صنعتی را افزایش می دهد.